JP2001200709A - 可変動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変動弁装置において、油室内への空気の混
入を防止して移動時の異音の発生を防止することで作動
の安定性及び制御の信頼性を向上する。 【解決手段】 エンジンの吸気弁または排気弁を駆動す
るカムシャフト１２の端部にベーンロータ１６を装着
し、エンジンにより駆動されるプーリ１３にハウジング
１５を装着し、このハウジング１５にベーンロータ１６
を相対回転可能に収容して進角用油室１９及び遅角用油
室２０を形成し、油圧制御弁２４により作動油を進角用
油室１９と遅角用油室２０との一方に供給すると同時に
他方の作動油を排出通路３０，３１へ排出可能とし、こ
の排出通路３０，３１に作動油溜まり３２，３３を連結
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸気弁
や排気弁を機関の運転状態に応じたタイミングで開閉制
御する場合に用いる可変動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの動弁系において、吸排気弁の
開閉タイミングや開放時間を変更できるようにした装置
が各種提案されている。このような可変動弁装置では、
タイミングプーリに一体回転可能なハウジングを装着す
る一方、カムシャフトの端部に一体回転可能なベーン部
材を装着してハウジング内に収容し、このハウジングと
ベーン部材との間に進角用油室及び遅角用油室を形成
し、この進角用油室と遅角用油室の一方の油室に作動油
を供給すると同時に他方の油室から作動油を排出するこ
とで、タイミングプーリとカムシャフトとの相対位置を
変更してバルブ開閉タイミング及び開放時間を調整でき
るようにしている。

【０００３】そして、この可変動弁装置では、カムシャ
フトが回転してカムがバルブ上端部（あるいはロッカー
アーム）をバルブスプリングに抗して押し込むことで、
バルブがポートを開放可能となっており、この場合、カ
ムがバルブを押し込む前は、ベーン部材はバルブスプリ
ングによりバルブタイミングの遅角側に反力を受け、カ
ムがバルブを押し込んだ後は、ベーン部材はバルブスプ
リングによりバルブタイミングの進角側に反力を受け
る。

【０００４】ところで、エンジンの始動時などオイルポ
ンプから進角用油室及び遅角用油室への供給油圧が十分
でないとき、ベーン部材はハウジング内で十分な油圧保
持がなされていない。そのため、カムがバルブを押し込
んだ後にベーン部材がバルブスプリングより進角側に大
きな反力を受けると、ベーン部材は進角側に若干移動し
てしまう。一般に、可変動弁装置にて、進角用油室や遅
角用油室に連結される排出管の端部は大気に開放されて
いる。そのため、ベーン部材が進角側へ移動すると進角
用油室側が負圧となり、排出管の端部から空気が吸引さ
れて進角用油室内に侵入してしまう。進角用油室に空気
が侵入すると、ベーン部材を油圧によって適正に保持で
きないため、ハウジングの壁面への衝突時に異音が発生
したり、エンジン停止時や始動時にベーン部材がばたつ
いてしまうという問題がある。

【０００５】このような問題を解決するものとして、例
えば、特開平１１−１３４３３号公報や特開平１１−１
４１３１５号公報に記載されたものがある。この特開平
１１−１３４３３号公報に記載された「弁開閉時期制御
装置」では、進角用油室と遅角用油室に接続される第
１、第２接続ポートと、排出通路に接続される排出ポー
ト、油圧供給源に接続される供給ポートとを有する切換
弁設け、この切換弁の排出ポートと排出通路との間に排
出ポートから排出通路への作動油の流通のみを許容する
一方向弁を設けている。

【０００６】また、特開平１１−１４１３１５号公報に
記載された「油圧式バルブタイミング調整システム」で
は、ほぼ同様の装置において、オイルコントロールバル
ブのドレン系統油路に、このドレン油路をエンジン停止
時に遮断するチェック機能を有してエンジン始動時には
開弁するブロック弁を設けている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように切換弁の排
出通路に一方向弁やブロック弁を設けることで、排出管
の端部が大気に開放されていても、排出管内での逆流は
発生せず、進角用油室や遅角用油室への空気の混入を防
止することができる。ところが、車両の長期放置、一方
向弁やブロック弁の製造誤差のばらつき、あるいは、長
期の使用等による故障や劣化などよりオイル漏れが発生
する可能性がある。このようにオイル漏れが発生する
と、オイルの補充が困難であるため、ベーン部材の制御
や前述した異音の発生等の問題が発生してしまい、信頼
性の面で不十分であった。

【０００８】本発明はこのような問題を解決することで
あって、油室内への空気の混入を防止して移動時の異音
の発生を防止することで作動の安定性及び制御の信頼性
を向上する可変動弁装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の可変動弁装置では、エンジンの吸気弁また
は排気弁を駆動するカムシャフトと、エンジンにより駆
動されるプーリとの一方と一体回転可能にベーン部材を
装着し、他方と一体回転可能にハウジングを装着し、こ
のハウジングにベーン部材を相対回転可能に収容して進
角用油室及び遅角用油室を形成し、作動油を進角用油室
と遅角用油室との一方に供給すると同時に他方の作動油
を作動油排出通路へ排出可能とする切換手段を設け、こ
の作動油排出通路に作動油溜まりを連結している。

【００１０】従って、エンジンの始動時など作動油供給
手段からの進角用油室及び遅角用油室への供給油圧が十
分でないと、ベーン部材が十分に油圧保持されておら
ず、バルブスプリングにより進角側に移動して進角用油
室に負圧が発生して作動油排出通路に外部からの吸引力
が作用するが、作動油排出通路の端部が作動油溜まりに
連結されているため、この作動油溜まりの作動油が作動
油排出通路を通して進角用油室に戻されることとなり、
進角用油室への空気の侵入を防止することで、ベーン部
材の位相制御性を向上できると共に、ベーン部材のハウ
ジング壁面への衝突時の衝撃を吸収して異音の発生を防
止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１２】図１に本発明の一実施形態に係る可変動弁
装置の概略構成、図２に従来の可変動弁装置と本実施形
態の可変動弁装置の作動時における振動の発生を表すグ
ラフを示す。

【００１３】図１に示すように、本実施形態の可変動弁
装置１１において、図示しないエンジンの吸気側のカム
シャフト１２の軸端の外周部にはカムプーリ１３が同心
軸上に回転自在に嵌合しており、このカムプーリ１３は
タイミングベルト１４を介して図示しないクランクプー
リと駆動連結されている。そして、このカムプーリ１３
には十字形の収容部を有するハウジング１５が一体に固
定されており、このハウジング１５内には十字形のベー
ンロータ（ベーン部材）１６が収容され、中心部がカム
シャフト１２の軸端部にボルト１７によって固定されて
いる。このベーンロータ１６は先細形状をなす４つのベ
ーン１８を有しており、各ベーン１８がハウジング１５
の収容部に互いに対向する進角側油室１９及び遅角側油
室２０を４組区画している。

【００１４】一方、エンジンのオイルパン２１にはこの
エンジンによって駆動される油圧ポンプ（作動油供給手
段）２２が配設され、この油圧ポンプ２２は逆止弁２３
及び油圧制御弁（切換手段）２４を介して進角側油室１
９及び遅角側油室２０に接続されている。

【００１５】この油圧制御弁２４において、円筒形状の
ケーシング２５には進角側油室１９及び遅角側油室２０
に接続する第１、第２接続ポート２６，２７が形成され
ると共に、第１、第２接続ポート２６，２７に対向して
第１、第２排出ポート２８，２９が形成されている。そ
して、第１、第２排出ポート２８，２９には第１、第２
排出通路３０，３１の一端部が連結され、他端部は第
１、第２作動油溜まり３２，３３に連結されている。こ
の第１、第２作動油溜まり３２，３３は進角側油室１９
及び遅角側油室２０の容積より若干多めの作動油が貯留
されており、万一作動油量がなくなっても作動油溜まり
３２，３３から空気が給入することがなく、第１、第２
排出通路３０，３１の端部が作動油内に挿入されてい
る。また、ケーシング２５の中央部には供給ポート３４
が形成されており、この供給ポート３４は供給通路３５
を介して逆止弁２３、油圧ポンプ２２、オイルパン２１
に接続されている。

【００１６】また、ケーシング２５の端部にはアクチュ
エータ３６が装着されており、ケーシング２５内に延出
された作動ロッド３７には、第１、第２接続ポート２
６，２７及び第１、第２排出ポート２８，２９を閉塞す
る第１、第２作動弁３８，３９が取付けられると共に、
この作動ロッド３７は圧縮ばね４０により一方方向に付
勢されている。

【００１７】従って、アクチュエータ３６の非通電時に
は、作動ロッド３７が圧縮ばね４０の付勢力により図１
にて左方に位置しており、第２作動弁３９が第２排出ポ
ート２９を閉塞している一方、供給ポート３４と第２接
続ポート２７が連通すると共に、第１接続ポート２６と
第１排出ポート２８が連通している。そのため、油圧ポ
ンプ２２によりオイルパン２１内の作動油を供給通路３
５を通して供給ポート３４からケーシング２５内に供給
すると、作動油は第２接続ポート２７を介して遅角側油
室２０に供給される。すると、ハウジング１５に対して
ベーンロータ１６が図１にて反時計回り方向（遅角側）
に回動し、カムプーリ１３とカムシャフト１２との位相
を遅角側に変更できる。このとき、進角側油室１９内の
作動油は第１接続ポート２６からケーシング２５内に押
し出され、第１排出ポート２８から第１排出通路３０を
通して第１作動油溜まり３２に戻される。

【００１８】一方、アクチュエータ３６の通電時には、
作動ロッド３７が圧縮ばね４０の付勢力に抗して図１に
て右方に移動し、第１作動弁３８が第１排出ポート２８
を閉塞する一方、供給ポート３４と第１接続ポート２
６、第２接続ポート２７と第２排出ポート２９が連通す
る。そのため、油圧ポンプ２２により作動油を供給通路
３５を通して供給ポート３４からケーシング２５内に供
給すると、作動油は第１接続ポート２６を介して進角側
油室１９に供給される。すると、ハウジング１５に対し
てベーンロータ１６が図１にて時計回り方向（進角側）
に回動し、カムプーリ１３とカムシャフト１２との位相
を進角側に変更できる。このとき、遅角側油室２０内の
作動油は第２接続ポート２７からケーシング２５内に押
し出され、第２排出ポート２９から第２排出通路３１を
通して第２作動油溜まり３３に戻される。

【００１９】このように構成された可変動弁装置１１に
て、エンジンの始動時には、油圧ポンプ２２が始動した
ばかりで油圧制御弁２４を介して進角側油室１９及び遅
角側油室２０へ供給する油圧が十分でないため、ベーン
ロータ１６は油圧によりハウジング１５内で確実に一保
持されていない。そのため、カムシャフト１２が回転し
てカムがバルブを押し込む前はベーンロータ１６がバル
ブスプリングにより遅角側に反力を受けて若干移動し、
カムがバルブを押し込んだ後は進角側に反力を受けて進
角側に反転移動してしまう。すると、ベーンロータ１６
が遅角側に移動したときに進角側油室１９が加圧されて
作動油が押し出された後、進角側に移動して進角用油室
１９で負圧が発生し、油圧制御弁２４を介して第１排出
通路３０に外部への吸引力が作用する。

【００２０】ところが、本実施形態では、第１排出通路
３０の端部が第１作動油溜まり３２に連結されているた
め、この第１作動油溜まり３２の作動油が第１排出通路
３０を通して進角用油室１９に戻されることとなり、こ
の進角用油室１９への空気の侵入を防止することができ
る。その結果、ベーンロータ１６を油圧により確実に位
相制御することができると共に、ベーンロータ１６のハ
ウジング１５の壁面への衝突時の衝撃を油圧により吸収
して異音の発生を防止できる。

【００２１】ここで、進角用油室１９への空気の侵入防
止によるカムシャフト周辺部での振動に関し、従来の可
変動弁装置と本実施形態の可変動弁装置とを比較してみ
る。図２(ａ)に示すものは、排出通路の端部が大気開放
状態にある従来の可変動弁装置におけるカムシャフト周
辺部での振動を表し、図２(ｂ)に示すものは、排出通路
の端部を作動油溜まりに連結した本実施形態の可変動弁
装置におけるカムシャフト周辺部での振動を表してい
る。図２(ａ)に示す従来の可変動弁装置では、所定時に
大きな振動が見られ、ベーンロータ１６がハウジング１
５の壁面への衝突して異音が発生していることがわか
る。一方、図２(ｂ)に示す本実施形態の可変動弁装置で
は、大きな振動は見られず、ベーンロータ１６がハウジ
ング１５の壁面へ衝突したときの衝撃が油圧により吸収
されていることがわかる。

【００２２】また、アクチュエータ３６を通電すると、
遅角側油室２０が第２排出ポート２７、第２排出ポート
２９第２排出通路３１を介して第２作動油溜まり３３に
連通する。そのため、ベーンロータ１６は遅角しようと
するが、カムがバルブを押し込むときに遅角側に移動し
て遅角側油室２０で負圧が発生するが、第２排出通路３
１の端部が第２作動油溜まり３３に連結されているた
め、この第２作動油溜まり３３の作動油が第２排出通路
３１を通して遅角用油室２０に戻されることとなり、空
気の侵入が防止され、ベーンロータ１６を油圧により確
実に位相制御できる。

【００２３】なお、上述した実施形態にあっては、吸気
側のカムシャフト１２に設けた可変動弁装置１１につい
て説明したが、排気側のカムシャフトに可変動弁装置を
設けても同様の作用効果を奏することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように本発明の可変動弁装置によれば、カムシャフトと
プーリとの一方にベーン部材を装着して他方にハウジン
グを装着し、このハウジングにベーン部材を相対回転可
能に収容して進角用油室及び遅角用油室を形成し、作動
油を進角用油室と遅角用油室との一方に供給すると同時
に他方の作動油を作動油排出通路へ排出可能とする切換
手段を設け、この作動油排出通路に作動油溜まりを連結
したので、エンジンの始動時など作動油供給手段からの
進角用油室及び遅角用油室への供給油圧が十分でなくベ
ーン部材が十分に油圧保持されておらず、進角用油室に
負圧が発生しても、作動油溜まりの作動油が作動油排出
通路を通して進角用油室に戻されることとなり、進角用
油室への空気の侵入を防止することで、ベーン部材の位
相制御性を向上できると共に、ベーン部材のハウジング
壁面への衝突時の衝撃を吸収して異音の発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る可変動弁装置の概略
構成図である。

【図２】従来の可変動弁装置と本実施形態の可変動弁装
置の作動時における振動の発生を表すグラフである。

【符号の説明】

１１ 可変動弁装置 １２ カムシャフト １３ カムプーリ １５ ハウジング １６ ベーンロータ（ベーン部材） １９ 進角側油室 ２０ 遅角側油室 ２２ 油圧ポンプ（作動油供給手段） ２４ 油圧制御弁（切換手段） ２６，２７ 接続ポート ２８，２９ 排出ポート ３０，３１ 排出通路 ３２，３３ 作動油溜まり ３６ アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 信明 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 平石 文昭 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気弁または排気弁を駆動す
   るカムシャフトと、前記エンジンにより駆動されるプー
   リと、前記カムシャフトと前記プーリとのいずれか一方
   と一体回転可能に装着されたベーン部材と、前記カムシ
   ャフトと前記プーリとのいずれか他方と一体回転可能に
   装着されて前記ベーン部材を相対回転可能に収容すると
   共に進角用油室及び遅角用油室を有するハウジングと、
   前記進角用油室及び遅角用油室に作動油を供給する作動
   油供給手段と、該作動油供給手段からの作動油を前記進
   角用油室と遅角用油室との一方に供給すると同時に前記
   他方の作動油を作動油排出通路へ排出可能とする切換手
   段と、該作動油排出通路に連結された作動油溜まりとを
   具えたことを特徴とする可変動弁装置。